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1、考試復習題及參考答案 機械原理 一、填空題： 1.機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的自由度數(shù)等于 。 2.同一構(gòu)件上各點的速度多邊形必 于對應點位置組成的多邊形。 3.在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用 相對地表示。 4.機械系統(tǒng)的等效力學模型是具有 ，其上作用有 的等效構(gòu)件。 5.無急回運動的曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于 ，行程速比系數(shù)等于 。 6.平面連桿機構(gòu)中，同一位置的傳動角與壓力角之和等于 。 7.一個曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于36，則行程速比系

2、數(shù)等于 。 8.為減小凸輪機構(gòu)的壓力角，應該 凸輪的基圓半徑。 9.凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運動時，在運動階段的前半程作 運動，后半程 作 運動。 10.增大模數(shù)，齒輪傳動的重合度 ；增多齒數(shù)，齒輪傳動的重合度 。 11.平行軸齒輪傳動中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 ，內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 。 12.輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置相對于機架都不改變，這種輪系是 輪系。 13.三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有 個速度瞬心，且位于

3、 。 14.鉸鏈四桿機構(gòu)中傳動角為，傳動效率最大。 15.連桿是不直接和 相聯(lián)的構(gòu)件；平面連桿機構(gòu)中的運動副均為 。 16.偏心輪機構(gòu)是通過 由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而來的。 17.機械發(fā)生自鎖時，其機械效率 。 18.剛性轉(zhuǎn)子的動平衡的條件是 。 19.曲柄搖桿機構(gòu)中的最小傳動角出現(xiàn)在 與 兩次共線的位置時。 20.具有急回特性的曲桿搖桿機構(gòu)行程速比系數(shù)k

4、 1。 21.四桿機構(gòu)的壓力角和傳動角互為 ，壓力角越大，其傳力性能越 。 22.一個齒數(shù)為Z，分度圓螺旋角為 的斜齒圓柱齒輪，其當量齒數(shù)為 。 23.設計蝸桿傳動時蝸桿的分度圓直徑必須取 值，且與其 相匹配。 24.差動輪系是機構(gòu)自由度等于 的周轉(zhuǎn)輪系。 25.平面低副具有 個約束， 個自由度。 26.兩構(gòu)件組成移動副，則它們的瞬心位置在 。 27.機械的效率公式為 ，當機械發(fā)生自

5、鎖時其效率為 。 28.標準直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù) ，齒厚 。 29.曲柄搖桿機構(gòu)出現(xiàn)死點，是以 作主動件，此時機構(gòu)的 角等于零。 30.為減小凸輪機構(gòu)的壓力角，可采取的措施有 和 。 31.在曲柄搖桿機構(gòu)中，如果將 桿作為機架，則與機架相連的兩桿都可以作____ 運動，即得到雙曲柄機構(gòu)。 32.凸輪從動件作等速運動時在行程始末有 性沖擊；當其作 運動時，從動件沒有沖擊。 33.標準齒輪 圓上的

6、壓力角為標準值，其大小等于 。 34.標準直齒輪經(jīng)過正變位后齒距 ，齒根圓 。 35.交錯角為90的蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件是 、 、 。 36.具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 輪系，具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 ________________輪系。 二、簡答題： 1．圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。試分析以哪個構(gòu)件為機架可得到曲柄搖桿機構(gòu)？（畫圖說明） 2．判定機械自鎖的條件有哪些？

7、 3．轉(zhuǎn)子靜平衡和動平衡的力學條件有什么異同？ 4．飛輪是如何調(diào)節(jié)周期性速度波動的？ 5．造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？ 6．凸輪實際工作廓線為什么會出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設計中如何避免？ 7．漸開線齒廓嚙合的特點是什么？ 8．何謂基本桿組？機構(gòu)的組成原理是什么？ 9．速度瞬心法一般用在什么場合？能否利用它進行加速度分析？ 10．移動副中總反力的方位如何確定？ 11．什么是機械的自鎖？移動副和轉(zhuǎn)動副自鎖的條件分

8、別是什么？ 12．凸輪輪廓曲線設計的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？ 13．什么是齒輪的節(jié)圓？標準直齒輪在什么情況下其節(jié)圓與分度圓重合？ 14．什么是周轉(zhuǎn)輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系？ 15．什么是傳動角？它的大小對機構(gòu)的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機構(gòu)的最小傳動角在什么位置？ 16．機構(gòu)運動分析當中的加速度多邊形具有哪些特點？ 17．造成轉(zhuǎn)子動不平衡的原因是什么？如何平衡？ 18．漸開線具有的特性有哪些？

9、19．凸輪機構(gòu)從動件的運動一般分為哪幾個階段？什么是推程運動角？ 20．什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對提高重合度有無好處？ 21．什么是標準中心距？一對標準齒輪的實際中心距大于標準中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？ 三、計算與作圖題： 1.計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 2．求圖示機構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。 3．用圖解法設計一曲柄滑塊機構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.4，滑塊的行程H=60mm。導路偏距e=20mm,求曲柄長度

10、lAB和連桿長度lBC。 4．已知曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)K＝1.25，搖桿長lCD=40mm，搖桿擺角Ψ=60,機架長lAD=55mm。作圖設計此曲柄搖桿機構(gòu)，求連桿和曲柄的長度。 5．一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，已知齒數(shù)Z1＝24，Z2＝64，模數(shù)m＝6mm，安裝的實際中心距a’＝265mm。試求兩輪的嚙合角a’，節(jié)圓半徑r1’和r2’。 6．已知輪系中各齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=40，Z2’= Z3=20，Z4

11、=60，n1=800r/min，求系桿轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。 7. 計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 8．取一機器的主軸為等效構(gòu)件，已知主軸平均轉(zhuǎn)速nm=1000r/min，在一個穩(wěn)定運動循環(huán)（2）中的等效阻力矩Mer如圖所示，等效驅(qū)動力矩Med為常數(shù)。若不計機器中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，試求：當主軸運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)＝0.05時，應在主軸上加裝的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF。 9．設計一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知搖桿長度為40mm，擺角為40度，行程速比系數(shù)K為1.4，機架長度為連桿長度與曲柄長度之差，用作圖法求各個桿件的長度。

12、 10．設計如題圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)，已知其搖桿CD的長度lCD＝75mm，行程速度變化系數(shù)k＝1.5，機架AD的長度lAD＝100 mm，搖桿的一個極限位置與機架的夾角φ＝45，用作圖法求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。 11．一正常齒制標準直齒輪m =4, z=30, a=20。，計算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。 12．如圖，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求i14 ？ 13

13、. 計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 14．如圖F為作用在推桿2上的外力，試確定凸輪1及機架3作用給推桿2的總反力R12 及R32 的方位（不計重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓）。 15．請在圖中畫出一個死點位置、最小傳動角的位置以及圖示位置的壓力角。 16．已知機構(gòu)行程速度變化系數(shù)k＝1.25，搖桿長度lCD＝400mm, 擺角Ψ＝30，機架處于水平位置。試用圖解法設計確定曲柄搖桿機構(gòu)其他桿件的長度。 17．已知一對標準安裝的外嚙合標準直齒圓柱齒輪的中心距a=1

14、96mm，傳動比i=3.48，小齒輪齒數(shù)Z1=25。確定這對齒輪的模數(shù)m；分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1、df2。（10分） 18．在圖示復合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內(nèi)所示。求傳動比。 機械原理 第 19 頁 共 19 頁 參考答案 一、1．原動件數(shù)目 2．相似于 3．質(zhì)徑積 4．等效轉(zhuǎn)動慣量，等效力矩 5．0，1 6．90 7．1.5 8．增大 9．等加速；等減速 10．不變；增大 11．相反；相同 12．定軸 13．3；一條直線上 14．900

15、15．機架；低副 16．擴大轉(zhuǎn)動副半徑 17．小于等于0 18．偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為0 19．曲柄；機架 20．大于 21．余角；差 22．z/cos3β 23．標準值；模數(shù) 24．2 25．2；1 26．垂直移動路線的無窮遠處 27．η=輸出功/輸入功=理想驅(qū)動力/實際驅(qū)動力；小于等于0 28．不變；增加 29．搖桿；傳動角 30．增加基圓半徑；推桿合理偏置 31．最短；整周回轉(zhuǎn) 32．剛性；五次多項式或正弦加速度運動 33．分度圓；200 34．不變；增加 35．mt2=mx1=m； αt2=αx1=α； γ1=β2 36．

16、行星；差動 二、1．作圖（略）最短桿鄰邊AB和CD。 2．1)驅(qū)動力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)； 2）機械效率小于或等于0 3）工作阻力小于或等于0 3．靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡 動平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時平衡 4．飛輪實質(zhì)是一個能量儲存器。當機械出現(xiàn)盈功速度上升時，飛輪軸的角速度只作微小上升，它將多余的能量儲存起來；當機械出現(xiàn)虧功速度下降時，它將能量釋放出來，飛輪軸的角速度只作微小下降。 5．原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距； 平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。 6．變尖原因：滾子半徑與凸

17、輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實際輪廓的曲率半徑為0。避免措施：在滿足滾子強度條件下，減小其半徑的大小。 7．1）定傳動比2）可分性3）輪齒的正壓力方向不變。 8．基本桿組：不能拆分的最簡單的自由度為0的構(gòu)件組。機構(gòu)組成原理：任何機構(gòu)都可看成是有若干基本桿組依次連接于原動件和機架上而構(gòu)成的。 9．簡單機構(gòu)的速度分析；不能。 10．1）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向與相對運動方向相反。 11．自鎖：無論驅(qū)動力多大，機構(gòu)都不能運動的現(xiàn)象。移動副自鎖的條件是：驅(qū)動力作用在摩擦錐里；轉(zhuǎn)動副自鎖的條件是：驅(qū)動力作用在摩擦圓內(nèi)。 12．1）反轉(zhuǎn)法原理 2）在滿足強度條件下，

18、保證凸輪實際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。 13．經(jīng)過節(jié)點、分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個相切圓稱為節(jié)圓。當兩標準齒輪按標準中心距安裝時其節(jié)圓與分度圓重合。 14．至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-ωH后，行星架相對靜止，此時周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。 15．壓力角的余角為傳動角，傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好。最小傳動角出現(xiàn)在曲柄和機架共線的位置。 16．1）極點p‘的加速度為0 2）由極點向外放射的矢量代表絕對加速度，而

19、連接兩絕對加速度矢端的矢量代表該兩點的相對加速度。 3）加速度多邊形相似于同名點在構(gòu)件上組成的多邊形。 17．轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或減小配重使轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時得以平衡。 18．1）發(fā)生線BK的長度等于基圓上被滾過的圓弧的長度2）漸開線任一點的法線恒與其基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點是漸開線的曲率中心4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）基圓內(nèi)無漸開線。 19．推程、遠休止、回程、近休止；從動件推桿在推程運動階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運動角。 20．實際嚙合線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對齒輪同時

20、嚙合的平均齒數(shù)對的多少。增加模數(shù)對提高重合度沒有好處。 21．一對標準齒輪安裝時它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時的中心距為標準中心距。當實際中心距大于標準中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。 三、計算與作圖題： 1、F=3*7-2*12-1=1 2、ω1/ω3=P13P34/P13P14=4 3、θ=180*（k-1）/(k+1)=30 按題意作C1C2=H,作∠OC1C2=∠OC2C1=90-θ=60交O點，作以O圓心的圓如圖，再作偏距直線交于A點。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。

21、 4．θ=180*（k-1）/(k+1)=2 0 1)按已知條件作DC1、DC2 ； 2)作直角三角形及其外接圓如圖； 3）以D為圓心，55mm為半徑作圓交于A點。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 5．a(chǎn)=0.5m(z1+z2)=264 α’=arcos(264*cos20/265)=20.6 rb1=0.5m*z1cos20=67.66 rb2=0.5m*z2cos20=180.42 r’1=rb1/cosα’=72.3 r’2=rb2/cosα’=

22、192.756 6. 齒輪1、2是一對內(nèi)嚙合傳動：n1/n2=z2/z1=2 齒輪2‘-3-4組成一周轉(zhuǎn)輪系，有： (n’2-nH)/(n4-nH)=-z4/z’2=-3 又因為 n2=n’2 n4=0 解得：nH=100 r/min 方向與n1相同。 7．F=3*6-2*8-1=1 8．Md=(300*4π/3*1/2)/2π=100Nm △ Wmax=89π(用能量指示圖確定) JF=900△ Wmax/π2n2δ=0.51 9．θ=180*（k-1）/(k+1)=30 如圖，按題意作出D,C1,C2，作直角三角形外

23、接圓；作C1D的垂直平分線，它與圓的交點即A點。連接AC1、AC2。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。AD為機架的長度。 10．按題意作圖，θ=180*（k-1）/(k+1)=36 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 11．d=mz=120 db=dcos200=112.76 P=mπ=12.56 da=(z+2)m=128 cosαa=db/da=0.881 αa=28.24? 12．齒輪1-2-3組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nH)/(n3-nH)= - z3/z1=

24、- 57/6 齒輪1-2-2‘-4組成另一周轉(zhuǎn)輪系，有： (n1-nH)/(n4-nH)= - z2z4/z1z’2= - 56/6=-28/3 從圖中得： n3=0 聯(lián)立求解得：i14=n1/n4= - 588 13．F=3*7-2*10=1 14．作圖： 15．作圖：AB處于垂直位置時存在最小傳動角。AB1C1為死點位置。壓力角如圖。 16．θ=180*（k-1）/(k+1)=20 作圖，AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。AD為機架的長度。 17．z 2=iz1=87 m=196/[0.5(25+87)]=3.5 d1=mz1=87.5 d2=mz2=304.5 da1=m(z1+2)=94.5 da2=m(z2+2)=311.5 df1=m(z1-2.5)=78.75 df2=m(z2-2.5)=295.75 18．齒輪1‘-4-5組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n’1-nH)/(n5-nH)=-z5/z’1=-12/5 齒輪1-2-3組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nk)/n3-nk)=-z3/z1=-7/3 由圖得：n1=n’1 n3=0 nk=n5 聯(lián)立求解得：i1H=85/43